Παρά τη συσχέτισή του με μολυσμένο μαρούλι και δυνητικά απειλητικές για τη ζωή λοιμώξεις, το στέλεχος βακτηρίων Escherichia coli είναι συνήθως αβλαβές και εκπληκτικά ευπροσάρμοστο. Όπως αναφέρει ο Ryan F. Mandelbaum για το Gizmodo, μια ομάδα ιταλικών ερευνητών αξιοποίησε πρόσφατα τις ικανότητες κολύμβησης του E. coli (τα βακτηρίδια μπορούν να αγωνιστούν σε αποστάσεις 10 φορές περισσότερο από το μήκος τους σε μόλις ένα δευτερόλεπτο) για να παράγουν ένα χιλιοστομετρικό αντίγραφο του πιο διάσημου έργου του κόσμου τέχνη, η "Μόνα Λίζα" του Leonardo da Vinci.
Η έρευνα των επιστημόνων, που αναλύθηκε πρόσφατα στο eLife, περιστρέφεται γύρω από το μαστίγιο ή την ουρά του E. coli. Αυτός ο μικροσκοπικός κινητήρας ωθεί την κίνηση των βακτηριδίων, επιτρέποντάς τους να σχηματίσουν ξεχωριστά μοτίβα και μπορούν να ελεγχθούν με τη βοήθεια μιας ευαίσθητης στο φως πρωτεΐνης που ονομάζεται πρωτεόροδοψίνη.
Παρόλο που η πρωτεΐνη βρίσκεται συνήθως σε βακτήρια που κατοικούν σε ωκεανούς, η Dyllan Furness της Digital Trends γράφει ότι η ομάδα χρησιμοποίησε τη γενετική μηχανική για να την εισάγει στα στελέχη E. coli και άλλα βακτήρια. Δεν εξαρτώνται πλέον από το οξυγόνο για να τροφοδοτήσουν τις κολύμβητές τους, αυτά τα τροποποιημένα βακτήρια φαινόταν στο φως για να καθοδηγούν τις κινήσεις τους.
"Όπως πολλοί πεζοί που επιβραδύνουν την ταχύτητα περπατήματος όταν συναντούν πλήθος ή αυτοκίνητα που έχουν κολλήσει στην κυκλοφορία, τα βακτηρίδια κολύμπι θα περάσουν περισσότερο χρόνο σε πιο αργές περιοχές από ό, τι σε ταχύτερες περιοχές», λέει ο Giacomo Frangipane, φυσικός στο Πανεπιστήμιο "Θέλαμε να εκμεταλλευτούμε αυτό το φαινόμενο για να δούμε αν θα μπορούσαμε να διαμορφώσουμε τη συγκέντρωση βακτηριδίων χρησιμοποιώντας το φως", δήλωσε η Ρώμη στην Ιταλία.
Για να δημιουργήσουν τη μίνι "Μόνια Λίζα", οι ερευνητές προβάλλουν μια αρνητική εικόνα του αριστουργηματικού έργου της Αναγέννησης σε μια "σκηνή" που στεγάζει τα βακτηρίδια. Σύμφωνα με το Mandelbaum του Gizmodo, οι βραδύτερα μεταβαλλόμενοι E. coli συρρέουν σε περιοχές που λαμβάνουν λιγότερο φως, συνωστίζοντας ο ένας τον άλλον και δημιουργώντας πυκνά μοτίβα που εμφανίζονται ως οι σκοτεινότερες περιοχές του τελικού πορτρέτου. Τα ταχύτερα μεταβαλλόμενα βακτήρια, από την άλλη πλευρά, έλαβαν περισσότερο φως και κινήθηκαν μακρύτερα, δημιουργώντας τις πιο ανοιχτές αποχρώσεις του πορτρέτου.
"Αν θέλουμε να" ζωγραφίσουμε "ένα λευκό εγκεφαλικό επεισόδιο - όπου τα βακτήρια είναι το χρώμα - πρέπει να μειώσουμε την ταχύτητα των βακτηριδίων μειώνοντας τοπικά την ένταση του φωτός σε αυτή την περιοχή έτσι ώστε τα βακτήρια να επιβραδυνθούν και να συσσωρευτούν εκεί", μελέτησε ο συντάκτης Roberto Di Ο Λεονάρντο, φυσικός στο πανεπιστήμιο της Ρώμης, λέει και το Furness της Digital Trends.
Μια εκ των υστέρων έκδοση του χρονικού πλαισίου (Frangipane et al) Αν και το Ε. Coli παρήγαγε μια αναγνωρίσιμη απόδοση της ζωγραφικής του da Vinci, τα βακτηρίδια παρουσίασαν καθυστερημένες απαντήσεις σε παραλλαγές στο φως, οδηγώντας την τελική εικόνα να καταστεί θολή, σύμφωνα με δελτίο Τύπου. Για να διορθώσουν αυτό το ζήτημα, η ομάδα έβαλε την προβολή τους σε έναν βρόχο 20 δευτερολέπτων, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να συγκρίνουν συνεχώς τους βακτηριακούς σχηματισμούς με το επιθυμητό αποτέλεσμα. Το αποτέλεσμα: ένα "φωτοκινητικό" στρώμα βακτηριακών κυττάρων ικανό να παράγει σχεδόν τέλεια αντίγραφα ασπρόμαυρων εικόνων.
Εκτός από την αναδημιουργία της "Mona Lisa", οι ερευνητές καθοδήγησαν το Ε. Coli σε ένα πορτραίτο που μεταμορφώθηκε από μια ομοιότητα του Albert Einstein με εκείνη του Charles Darwin σε μόλις πέντε λεπτά.
Ενώ αυτά τα καλλιτεχνικά επιτεύγματα είναι εντυπωσιακά, ο Di Leonardo σημειώνει ότι δεν είναι ο τελικός στόχος της έρευνας της ομάδας: Αντ 'αυτού, οι επιστήμονες ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν τα γενετικά τροποποιημένα βακτήρια ως μικροσκοπικά δομικά στοιχεία.
"Στις εφαρμογές φυσικής και μηχανικής, αυτά τα βακτήρια θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως βιοαποικοδομήσιμα υλικά για την οπτική τρισδιάστατη εκτύπωση μικρο-δομών υπο-χιλιοστών", εξηγεί ο Di Leonardo στην Furness. "Από την άλλη πλευρά, ο δυναμικός έλεγχος των βακτηρίων θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για in-vitro βιοϊατρικές εφαρμογές για απομόνωση, διαλογή και μεταφορά μεγαλύτερων κυττάρων για ανάλυση ή διαγνωστικούς σκοπούς στο επίπεδο ενός κυττάρου μέσα σε μικροσκοπικά εργαστήρια".
